HIDROLISIS

Reaksi asam dengan basa membentuk garam disebut reaksi penetralan.Akan tetapi, larutan garam tidak selalu bersifat netral.Reaksi penetralan tidaklah berarti membuat larutan menjadi netral.Bahasan dalam bab ini berkaitan dengan sifat larutan garam.Kita akan melihat bahwa larutan garam ada yang bersifat asam, bersifat basa atau bersifat netral.Selanjutnya, kita akan membahas teori yang menjelaskan sifat larutan garam tersebut yaitu hidrolisis.

A.          Sifat larutan garam dan konsep hidrolisis

1.      Sifat larutan garam

Kita ingat kembali bahwa larutan asam mempunyai pH < 7 dan larutan basa mempunyai pH>7.Bagaimana pH larutan garam?Apakah larutan garam bersifat asam, basa ataukah netral?

         Garam merupakan senyawa ion, yang terdiri dari kation logam dan anion sisa asam.Kation garam dapat dianggap berasal dari suatu basa, sedangkan anionnya berasal dari suatu asam. Jadi, setiap garam mempunyai komponen basa (yaitu kation) dan komponen asam ( yaitu anion). Perhatikan contoh berikut :

Natrium klorida ( NaCl) terdiri dari kation Na⁺ yang dapat dianggap berasal dari NaOH; dan Cl^- yang berasal dari HCl. Di dalam air, NaCl terdapat sebagai ion-ion yang terpisah:

NaCl_(aq) " Na⁺ _(aq) + Cl^-_(aq)

         Juga perlu anda ingat kembali bahwa sebagian asam dan basa tergolong elektrolit kuat, sedangkan sebagian lainnya tergolong elektrolit lemah.Di antara asam dan basa yang biasa kita temukan, yang tergolong elektrolit kuat adalah :

Asam kuat : H₂SO₄, HCl, HNO₃, HI, HBr, dan HClO₄

Basa kuat : NaOH, KOH ( semua basa logam alkali) dan Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ ( semua basa logam alkali tanah, kecuali Be(OH)₂

         Dari hasil percobaan diketahui bahwa sifat larutan garam bergantung pada kekuatan relative asam- basa penyusunnya:

Garam dari asam kuat dan basa kuat bersifat netral

Garam dari asam kuat dan basa lemah bersifat asam

Garam dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa

Garam dari asam lemah dan basa lemah bergantung pada harga tetapan ionisasi asam dan basanya ( Ka dan Kb)

Ka > Kb : bersifat asam

Ka < Kb : bersifat basa

Ka = Kb : bersifat netral

Latihan Soal : Tentukanlah sifat larutan garam berikut, bersifat asam, basa, atau netral ?

a.       Na₂S

b.      Ca(NO₃)₂

c.       K₂SO₄

d.      AlCl₃

e.       NH₄CN ( Kb NH₃ = 1,8 x 10^-5 ; Ka HCN = 6,2 x 10^-10 )

2.      Konsep hidrolisis

Kita telah melihat bahwa larutan garam ada yang bersifat asam, bersifat basa atau bersifat netral. Sebagai contoh NH₄Cl ternyata bersifat asam.

Sifat larutan garam dapat dijelaskan dengan konsep hidrolisis. Hidrolisis merupakan istilah yang umum digunakan untuk reaksi zat dengan air( hidrolisis berasal dari kata hydro yang berarti air dan lysis yang berarti peruraian). Menurut konsep ini, komponen garam ( kation atau anion) yang berasal dari asam lemah atau basa lemah bereaksi dengan air ( terhidrolisis) membentuk ion H₃O⁺ ( H⁺) atau ion OH^-

Hidrolisis kation menghasilkan ion H₃O⁺, sedangkan hidrolisis anion menghasilkan ion OH^-

         Hidrolisis garam merupakan reaksi asam-basa Bronsted-Lowry.Semakin kuat suatu asam semakin lemah basa konjugasinya, dan sebaliknya. Jadi, komponen garam yang berasal dari asam lemah atau basa lemah merupakan basa atau asam konjugasi yang relatif kuat, dapat bereaksi dengan air;sedangkan komponen garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat merupakan basa atau asam konjugasi yang sangat lemah, tidak dapat bereaksi dengan air.

         Marilah kita bahas empat jenis garam yang telah disimpulkan di atas

a.       Garam dari asam kuat dan basa kuat

Natrium klorida ( NaCl) terdiri dari kation Na⁺ dan anion Cl^-. Baik ion Na⁺ maupun Cl^- berasal dari elektrolit kuat. Jadi, keduanya merupakan asam atau basa yang sangat lemah, sehingga keduanya tidak bereaksi dengan air.

NaCl_(aq) " Na⁺ _(aq) + Cl^-_(aq)

Na⁺ _(aq) + H₂O _(l) " tidak terjadi reaksi

Cl^- _(aq) + H₂O _(l) " tidak terjadi reaksi

Jadi, NaCl tidak mengubah perbandingan konsentrasi ion H⁺ dan OH^- dalam air, dengan kata lain, larutan NaCl bersifat netral

b.      Garam dari basa kuat dan asam lemah

Natrium asetat terdiri dari kation Na⁺ dan anion CH₃COO^-. Ion Na⁺ berasal dari basa kuat (NaOH), sehingga tidak bereaksi dengan air. Ion CH₃COO^- berasal dari asam lemah (CH₃COOH), sehingga bereaksi dengan air. Jadi, NaCH₃COO terhidrolisis sebagian ( parsial)

c.       Garam dari asam kuat dan basa lemah

Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah mengalami hidrolisis parsial, yaitu hidrolisis kation.

Contoh: Amonium klorida (NH₄Cl) terdiri dari kation NH4⁺ dan anion Cl^-. Ion NH₄⁺, yang merupakan asam konjugasi dari basa lemah NH₃, mengalami hidrolisis; sedangkan ion Cl^- , yang merupakan basa konjugasi dari asam kuat HCl, tidak terhidrolisis.

d.      Garam dari asam lemah dan basa lemah

Baik kation maupun anion dari garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa lemah terhidrolisis dalam air, sehingga disebut hidrolisis total.

Contoh :

Amonium asetat (NH₄CH₃COO) terdiri dari kation NH₄⁺ dan anion CH₃COO^-.Baik ion NH₄⁺ maupun ion CH₃COO^- berasal dari elektrolit lemah, keduanya terhidrolisis.

NH₄CH₃COO _(aq) " NH₄⁺ _(aq) + CH₃COO- _(aq)

NH₄⁺ + H₂O _(l) D NH_3(aq) + H₃O⁺ _(aq)

CH₃COO^- _(aq) + H₂O _(l) D CH₃COOH _(aq) + OH^- _(aq)

B.           pH larutan garam

Reaksi hidrolisis merupakan reaksi kesetimbangan. Meskipun hanya sebagian kecil dari garam itu yang mengalami hidrolisis, tetapi cukup untuk mengubah pH larutan. Tetapan kesetimbangan dari reaksi hidrolisis disebut tetapan hidrolisis dan dinyatakan dengan lambing Kh.

1.      Garam dari asam kuat dan basa kuat

Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat tidak mengalami hidrolisis, sehingga larutannya bersifat netral ( pH = 7 )

2.      Garam dari basa kuat dan asam lemah

Garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah mengalami hidrolisis parsial, yaitu hidrolisis anion. Misal rumus kimia garam adalah LA, maka hidrolisis anion adalah sebagai berikut.

A ^- _(aq) + H₂O _(l) D HA _(aq) + OH^- _(aq)   ………………………………………………………… (1)

Tetapan hidrolisis untuk reaksi di atas adalah….

            [HA][OH^-]

Kh =                             ………………………………………………………………………….(2)

               [A^-]

Konsentrasi ion OH^- sama dengan konsentrasi HA, sedangkan konsentrasi kesetimbangan ion A^- dapat dianggap sama dengan konsentrasi ion A^- yang berasal dari garam ( jumlah ion A^- yang terhidrolisis dapat diabaikan. Jika konsentrasi ion A^- itu dimisalkan M, maka persamaan di atas dapat dituliskan sebagai berikut.

            [OH^-]²

Kh =                           

               M

[OH^-] = √Kh x M               …………………………………………………(3)

Selanjutnya, harga tetapan hidrolisis Kh dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi asam lemah CH₃COOH ( Ka) dan tetapan kesetimbangan air ( Kw)

HA _(aq) D A^- _(aq) + H⁺ _(aq)                               K = Ka

A ^- _(aq) + H₂O _(l) D HA _(aq) + OH^- _(aq)             K = Kh

                                                                                       +

H₂O _(l) D H⁺ _(aq)  + OH ^–_(aq)                            K = Kw

Menurut prinsip kesetimbangan, untuk reaksi-reaksi kesetimbangan di atas berlaku persamaan berikut.

Ka x Kh = Kw

            Kw

Kh =                           ……………………………………………………..(4)

            Ka

Penggabungan persamaan (3) dan (4) menghasilkan persamaan berikut :

[OH^-] = √Kw x M                ………………………………………………...(5)

                Ka 

Dengan, Kw = tetapan kesetimbangan air

               Ka = tetapan ionisasi asamm lemah

               Kh = konsentrasi anion yang terhidrolisis

Contoh Soal : Tentukan pH larutan Ca(CH₃COO)₂ 0,1 M; Ka CH₃COOH = 1,8 x 10^-5         Jawab : Ca(CH₃COO)₂ merupakan garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah, sehingga anionnya terhidrolisis.

Ca(CH₃COO)_{2 (aq)} " Ca²⁺ _(aq) +2 CH₃COO ^– _(aq)

  0,1 M                        0,1 M         0,2 M

[OH^-] =  √Kw x M               

                    Ka 

          = √10 ^{- 14} x 0,2              

                1,8 x 10 ^{- 5} 

          = 1, 05 x 10 ^-5

pOH  = - log [OH^-]

          = - log 1, 05 x 10 ^-5

          = 5 – log 1,05

pH     = 14 – pOH

          = 9 + log 1,05

          = 9,02

                           

3.      Garam dari asam kuat dan basa lemah

Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah mengalami hidrolisis kation. Jika kation yang terhidrolisis itu dimisalkan sebagai BH⁺, maka reaksi hidrolisis serta persamaan tetapan hidrolisisnya sebagai berikut.

BH ⁺ _(aq) + H₂O _(l) D B _(aq) + H₃O ⁺ _(aq)   ………………………………………………………..(1)

               [B][H₃O ⁺]

Kh =                             ………………………………………………………………………….(2)

               [BH ⁺]

Konsentrasi BH ⁺  mula – mula bergantung pada konsentrasi garam yang dilarutkan. Misal Konsentrasi BH⁺ mula- mula = M dan konsentrasi BH+ yang terhidrolisis = x, maka konsentrasi kesetimbangan dari semua komponen pada persamaan (1) adalah sebagai berikut.

                                             BH ⁺ _(aq) + H₂O _(l) D B _(aq) + H₃O ⁺ _(aq)  

Mula- mula                  :        M

Yang bereaksi              :        - x                          + x        +x

Setimbang                    :        M – x                      x            x

Oleh karena nilai x relatif  kecil jika dibandingkan terhadap M. Dengan pengertian itu serta mengganti H₃O ⁺ dengan H⁺, maka persamaan (2) dapat ditulis sebagai berikut.

             [H ⁺]²

Kh =                             atau

               M

[H ⁺] = √Kh x M      ………………………………………………………………(3)      

Harga Kh pada (3) di atas dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi basa ( Kb) dan tetapan kesetimbangan air (Kw)

 

BH⁺ _(aq)+ H₂O (l) D B _(aq) + H₃O⁺ _(aq)           K = Kh

B _(aq) + H₂O _(l) D BH⁺_(aq) + OH^- _(aq)               K = Kb

                                                                                       +

H₂O _(l) + H₂O (l) D H₃O⁺ _(aq)  + OH ^–_(aq)       

Atau H₂O _(l) D H⁺ _(aq) + OH ^– _(aq)                   K = Kw

Menurut prinsip kesetimbangan, berlaku:

Kh x Kb = Kw

Atau

            Kw

Kh =                           ……………………………………………………..(4)

            Kb

Penggabungan persamaan (3) dan (4) akan menghasilkan persamaan berikut.

[H⁺] = √  Kw x M                ………………………………………………...(5)

                    Kb

Dengan, Kw = tetapan kesetimbangan air

               Kb = tetapan ionisasi basa lemah pembentuk garam

               Kh = konsentrasi anion yang terhidrolisis

                M = molaritas kation ( komponen garam yang mengalami hidrolisis)

4.      Garam dari asam lemah dan basa kuat

Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah mengalami hidrolisis total.Adapun pH larutan, secara kuantitatif sukar dikaitkan dengan harga Ka dan Kb maupun dengan konsentrasi garam.pH larutan yang tepat hanya dapat ditentukan melalui pengukuran.pH larutan dapat diperkirakan dengan rumus 

                Kw.Ka                                               Kw

  [H⁺] =                                 atau        Kh =    

                   Kb                                                Ka . Kb

Latihan Soal :

1.      Tentukan apakah garam-garam berikut mengalami hidrolisis. Bila ya, nyatakan apakah hidrolisis parsial atau total, bagaimanakah sifat larutan (bersifat asam atau basa), dan tuliskanlah reaksi hidrolisisnya:

a.       Na₂CO₃                                            d. (NH₄)₂CO₃

b.      (NH₄)₂SO₄                                        e. K₂SO₄

c.       Na₂S                                                 f. Ba(CH₃COO)₂

2.      Tentukan pH larutan garam berikut

a.       Natrium benzoat ( NaC₆H₅COO) 0,1 M; C₆H₅COOH = 6,3 x 10 ^-5

b.      Natrium sianida ( NaCN) 0,1 M; Ka HCN = 4,9 x 10 ^-10

c.       Amonium sulfat ( NH₄)₂SO₄ 0,1 M; Kb NH₃ = 1,8 x 10 ^-5

3.      Sebanyak 50 ml larutan NaOH 0,1 M dicampurkan dengan 50 ml larutan CH₃COOH 0,1 M.Tentukan pH campuran ( Ka CH₃COOH = 1,8 x 10 ^-5 )

4.      Sebanyak 50 ml larutan NH₃ 0,1 M dicampurkan dengan 50 ml larutan HCl 0,1 M.Tentukan pH campuran ( Kb NH₃ = 1,8 x 10 ^-5 )

5.      Berapa gram Kristal NH₄Cl diperlukan untuk membuat 500 ml larutan dengan pH = 5? ( Ar H =1; N=14; Cl = 35,5); Kb NH₃ = 1 x 10 -5

http://adf.ly/6wF32